JP2008181774A - Cylindrical non-sintering type alkaline storage battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は円筒型非焼結式アルカリ蓄電池に関する。 The present invention relates to a cylindrical non-sintered alkaline storage battery.
アルカリ蓄電池としては、含まれる活物質の種類によって、例えばニッケルカドミウム二次電池、ニッケル水素二次電池等をあげることができ、これらアルカリ蓄電池には円筒状の外装缶を備えた円筒型のものがある。外装缶は、安全弁付きの蓋体で密封され、その内部には電極群がアルカリ電解液とともに収容される。電極群は、セパレータを間に挟んでそれぞれ帯状の負極板と正極板とを渦巻状に巻回して形成される。 Examples of the alkaline storage battery include a nickel cadmium secondary battery and a nickel hydride secondary battery, depending on the type of active material contained, and these alkaline storage batteries include a cylindrical battery with a cylindrical outer can. is there. The outer can is sealed with a lid with a safety valve, and an electrode group is accommodated together with an alkaline electrolyte in the inside. The electrode group is formed by winding a strip-shaped negative electrode plate and a positive electrode plate in a spiral shape with a separator in between.
正極板には、非焼結式のニッケル極があり、ニッケル極は3次元網目状の構造を有するニッケル製の金属体に正極合剤を充填して形成される。正極合剤は、正極活物質である水酸化ニッケル粒子と、添加剤粒子と、これら粒子を結着するバインダとからなる。
この種の円筒型非焼結式アルカリ蓄電池は、デジタルスチルカメラなどの電子・電気機器の電源として広く使用されている。電池容量は、これら機器の駆動時間を左右するため、電池容量の増大や高性能化が強く要求されている。
The positive electrode plate has a non-sintered nickel electrode, and the nickel electrode is formed by filling a positive electrode mixture in a nickel metal body having a three-dimensional network structure. The positive electrode mixture includes nickel hydroxide particles that are positive electrode active materials, additive particles, and a binder that binds these particles.
This type of cylindrical non-sintered alkaline storage battery is widely used as a power source for electronic and electrical devices such as digital still cameras. Since battery capacity affects the drive time of these devices, there is a strong demand for increased battery capacity and higher performance.
電池容量を増大するには、電池容量を決定する正極容量を大きくすればよく、換言すれば、充放電反応に寄与する正極活物質を増量すればよい。そのためには、正極板の体積(長さ、幅、厚み)及び金属体への正極合剤の充填密度を大きくすればよく、例えば、特許文献1は、厚みを0.8mm以上にして高容量化を達成したニッケル極を開示している。
正極活物質の増量には正極板の密度や厚さの増大を伴うことがあるが、特に円筒型非焼結式アルカリ蓄電池の場合、正極板の密度や厚さの増大は、正極板と負極板とをセパレータを介して巻回する際の製造性及び品質低下を招く。すなわち、正極板を構成する金属体による短絡不良の増加を招く。
本発明は上述した事情に基づいてなされ、その目的とするところは、高容量化に適するとともに、製造性及び品質が高い円筒型非焼結式アルカリ蓄電池を提供することにある。
The increase in the positive electrode active material may be accompanied by an increase in the density and thickness of the positive electrode plate. Particularly in the case of a cylindrical non-sintered alkaline storage battery, the increase in the density and thickness of the positive electrode plate The productivity and quality deterioration when winding a plate through a separator are caused. That is, the short-circuit failure due to the metal body constituting the positive electrode plate is increased.
The present invention has been made based on the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a cylindrical non-sintered alkaline storage battery that is suitable for high capacity and has high manufacturability and quality.
上記した目的を達成するため、本発明によれば、導電性を有する円筒状の外装缶と、前記外装缶内にアルカリ電解液とともに収容され、それぞれ帯状の正極板及び負極板をセパレータを介して渦巻状に巻回してなる電極群とを備える円筒型非焼結式アルカリ蓄電池において、前記正極板は、複数の筒状の枝部及び前記枝部が相互に交差する節部からなる3次元網目状の金属体と、前記金属体に充填された活物質とを含み、前記金属体の単位面積当たりの質量は200g/m2以上であり、前記金属体の厚さ方向中央部における前記枝部の壁厚をDiとし、前記金属体の両表面の近傍における前記枝部の壁厚をDoとしたとき、Doは、Diよりも小さく且つ15μm以下であることを特徴とする円筒型非焼結式アルカリ蓄電池が提供される(請求項1)。 In order to achieve the above-described object, according to the present invention, a cylindrical outer can having conductivity, and the outer can are accommodated together with an alkaline electrolyte, and a strip-like positive electrode plate and a negative electrode plate are respectively interposed via a separator. In a cylindrical non-sintered alkaline storage battery including a spirally wound electrode group, the positive electrode plate has a three-dimensional network composed of a plurality of cylindrical branch portions and nodes where the branch portions intersect with each other. A metal body and an active material filled in the metal body, wherein the mass of the metal body per unit area is 200 g / m 2 or more, and the branch portion at the center in the thickness direction of the metal body Di is the wall thickness of the metal body, and Do is the wall thickness of the branch in the vicinity of both surfaces of the metal body. Do is smaller than Di and 15 μm or less. An alkaline storage battery is provided (claim 1).
本発明の請求項1の円筒型非焼結式アルカリ蓄電池では、壁厚Doが壁厚Diよりも小さく且つ15μm未満であることにより、短絡不良が防止される。すなわち、金属体の両表面の近傍における枝部の壁厚Doが小さいことで、枝部がセパレータを突き破って負極板に接触するのが防止される。
一方、この円筒型非焼結式アルカリ電池では、金属体の単位面積当たりの質量が200g/m2以上であることにより、壁厚Doが15μm以下であっても正極板における活物質の利用率、及び高率放電性が確保される。
In the cylindrical non-sintered alkaline storage battery according to claim 1 of the present invention, the short circuit failure is prevented by the wall thickness Do being smaller than the wall thickness Di and less than 15 μm. That is, since the wall thicknesses Do of the branch portions in the vicinity of both surfaces of the metal body are small, the branch portions are prevented from breaking through the separator and coming into contact with the negative electrode plate.
On the other hand, in this cylindrical non-sintered alkaline battery, since the mass per unit area of the metal body is 200 g / m 2 or more, the utilization factor of the active material in the positive electrode plate even if the wall thickness Do is 15 μm or less. In addition, high discharge efficiency is ensured.
これらの結果として、この円筒型非焼結式アルカリ蓄電池によれば、短絡不良を抑制しながら、高容量化が実現される。 As a result, according to the cylindrical non-sintered alkaline storage battery, high capacity can be realized while suppressing short circuit failure.
図1は、本発明の一実施形態の円筒型非焼結式アルカリ蓄電池として、AAサイズの円筒型非焼結式ニッケル水素二次電池を示す。電池は、一端が開口した有底円筒形状をなす外装缶10を備え、外装缶10は導電性を有して負極端子として機能する。外装缶10の開口内には、リング状の絶縁パッキン12を介して導電性の蓋板14が配置され、開口縁をかしめ加工することにより絶縁パッキン12及び蓋板14は開口内に固定されている。
FIG. 1 shows an AA size cylindrical non-sintered nickel-hydrogen secondary battery as a cylindrical non-sintered alkaline storage battery according to an embodiment of the present invention. The battery includes an outer can 10 having a bottomed cylindrical shape with one end opened, and the
蓋板14は中央にガス抜き孔16を有し、蓋板14の外面上にはガス抜き孔16を塞いでゴム製の弁体18が配置されている。更に蓋板14の外面上には、弁体18を覆うフランジ付き円筒形状の正極端子20が固定され、正極端子20は弁体18を蓋板14に押圧している。従って、通常時、外装缶10は絶縁パッキン12及び弁体18とともに蓋板14により気密に閉塞されている。一方、外装缶10内でガスが発生してその内圧が高まった場合には弁体18が圧縮され、ガス抜き孔16を通して外装缶10からガスが放出される。つまり、蓋板14、弁体18及び正極端子20は、安全弁を形成している。
The
外装缶10内には、アルカリ電解液(図示せず)とともに略円柱状の電極群22が収容され、電極群22はその最外周部が外装缶10の周壁に直接接触している。電極群22は、正極板24、負極板26及びセパレータ28からなり、アルカリ電解液としては、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、及びこれらのうち2つ以上を混合した水溶液等を用いることができる。
A substantially
更に外装缶10内には、電極群22の一端と蓋板14との間に、正極リード30が配置され、正極リード30の両端は正極板24及び蓋板14に接続されている。従って、正極端子20と正極板24との間は、正極リード30及び蓋板14を介して電気的に接続されている。なお、蓋板14と電極群22との間には円形の絶縁部材32が配置され、正極リード30は絶縁部材32に設けられたスリットを通して延びている。また、電極群22と外装缶10の底部との間にも円形の絶縁部材34が配置されている。
Further, in the
図2を参照すると、電極群22において、正極板24及び負極板26は、セパレータ28を間に挟んだ状態で、電極群22の径方向でみて交互に重ね合わされている。これは、電極群22が、それぞれ帯状の正極板24、負極板26及びセパレータ28を用意し、これら正極板24及び負極板26を、セパレータ28を介してそれらの一端側から巻芯を用いて渦巻状に巻回して形成されるからである。
Referring to FIG. 2, in the
電極群22の最外周部は、負極板26の巻き終わり側の一部により形成され、この負極板26の巻き終わり側の一部が外装缶10と接触している。従って電極群22の最外周部において、負極板26と外装缶10とは互いに電気的に接続されている。
セパレータ28の材料としては、例えば、ポリアミド繊維製不織布、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン繊維製不織布に親水性官能基を付与したものを用いることができる。
The outermost peripheral portion of the
As a material for the
負極板26は、帯状をなす導電性の負極芯体を有し、この負極芯体に負極合剤が保持されている。負極芯体は、複数の貫通孔を有するシート状の金属材からなり、このようなものとして、例えば、パンチングメタル、金属粉末焼結体基板、エキスパンデッドメタル及びニッケルネット等を用いることができる。とりわけ、パンチングメタルや、金属粉末を成型してから焼結した金属粉末焼結体基板は負極芯体に好適する。
The
負極合剤は、電池がニッケル水素二次電池であることから、負極活物質としての水素を吸蔵及び放出可能な水素吸蔵合金粒子及び結着剤からなるが、水素吸蔵合金に代えて、例えばカドミウム化合物を用いて電池をニッケルカドミウム二次電池としてもよく、特に限定されない。ただし、電池の高容量化には、ニッケル水素二次電池が好適する。
水素吸蔵合金粒子は、電池の充電時にアルカリ電解液中で電気化学的に発生させた水素を吸蔵でき、なおかつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出できるものであればよい。このような水素吸蔵合金としては、特に限定されないが、例えば、LaNi5やMmNi5(Mmはミッシュメタル)等のAB5型系のものを用いることができる。また、結着剤としては親水性若しくは疎水性のポリマー等をそれぞれ用いることができる。
Since the battery is a nickel-hydrogen secondary battery, the negative electrode mixture is composed of hydrogen storage alloy particles and a binder capable of storing and releasing hydrogen as a negative electrode active material, but instead of the hydrogen storage alloy, for example, cadmium The battery may be a nickel cadmium secondary battery using the compound, and is not particularly limited. However, a nickel-hydrogen secondary battery is suitable for increasing the capacity of the battery.
The hydrogen storage alloy particles are not particularly limited as long as they can store hydrogen generated electrochemically in an alkaline electrolyte during battery charging and can easily release the stored hydrogen during discharge. Such a hydrogen storage alloy is not particularly limited, and for example, an AB 5 type alloy such as LaNi 5 or MmNi 5 (Mm is a misch metal) can be used. As the binder, a hydrophilic or hydrophobic polymer can be used.
正極板24は、非焼結式のニッケル極であり、導電性の正極芯体と、正極芯体に保持された正極合剤とからなる。
正極合剤は、正極活物質粒子と、正極板の特性を改善するための種々の添加剤粒子と、これら正極活物質粒子及び添加剤粒子の混合粒子を正極芯体に結着するための結着剤とからなる。
The
The positive electrode mixture includes positive electrode active material particles, various additive particles for improving the characteristics of the positive electrode plate, and a binder for binding the mixed particles of these positive electrode active material particles and additive particles to the positive electrode core. It consists of an adhesive.
正極活物質粒子は、電池がニッケル水素二次電池なので水酸化ニッケル粒子であるけれども、水酸化ニッケル粒子は、コバルト、亜鉛、カドミウム等を固溶していてもよく、あるいは表面がコバルト化合物で表面が被覆されていてもよい。
また、いずれも特に限定されることはないが、添加剤としては、酸化イットリウムの他に、酸化コバルト、金属コバルト、水酸化コバルト等のコバルト化合物、金属亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛等の亜鉛化合物、酸化エルビウム等の希土類化合物等を、結着剤としては親水性若しくは疎水性のポリマー等をそれぞれ用いることができる。
The positive electrode active material particles are nickel hydroxide particles because the battery is a nickel metal hydride secondary battery. However, the nickel hydroxide particles may be dissolved in cobalt, zinc, cadmium, or the like, or the surface is a cobalt compound. May be coated.
In addition, although there is no particular limitation, additives include, in addition to yttrium oxide, cobalt compounds such as cobalt oxide, metal cobalt, and cobalt hydroxide, zinc such as metal zinc, zinc oxide, and zinc hydroxide. Compounds, rare earth compounds such as erbium oxide, and the like, and hydrophilic or hydrophobic polymers can be used as the binder.
図3に展開して概略的に示したように、正極芯体はニッケル製の帯状の金属体35であり、単位面積当たりの質量(目付量)が200g/m2以上である。そして、金属体35は、それぞれ3次元網目状の構造、即ち多孔質構造を有し、相互に連通した無数のポアを有する。正極板24において、正極合剤は、これらのポア内に充填された状態にて保持される。
なお、図1及び図2においては、線の錯綜を避けるため、金属体35と正極合剤とを区別してはいない。
As schematically shown in FIG. 3, the positive electrode core is a nickel-
In FIGS. 1 and 2, the
金属体35は3層構造を有し、具体的には、図3に1点鎖線で区画して示したように、電極群22の径方向内側に位置付けられる内層36と、径方向外側に位置付けられる外層38と、内層36と外層38との間に位置する中央層40とからなる。
なお、金属体35の構成は、正極板24の曲率による若干の相違はあるものの、内層36と外層38とで略同じであるため、以下では、外層38及び中央層40について説明する。
The
Although the configuration of the
金属体35の外層38は、図4に拡大して示したように、無数の枝部42aと、枝部42aが相互に交差する節部とからなり、これら枝部42a及び節部が無数のポア(孔)を形成している。
一方、金属体35の中央層40も、図5に拡大して示したように、無数の枝部42bと、枝部42bが相互に交差する節部とからなり、これら枝部42b及び節部が無数のポアを形成している。
As shown in an enlarged view in FIG. 4, the
On the other hand, the
ただし、中央層40における1つ1つのポアの大きさは、外層38に比べて大きく、換言すれば、中央層40における単位体積当たりのポアの個数(PPI:Pore per Inch)は、外層38に比べて小さい。このため、中央層40における金属体35の表面積は、外層38に比べて小さい。
そして、図5及び図6は、枝部42a,42bの横断面をそれぞれ示している。枝部42a,42bはいずれも中空の筒状をなすが、外層38の枝部42aの壁厚Doは、中央層40の枝部42bの壁厚Diよりも薄く、且つ、15μm以下である。従って、内層36の枝部の壁厚も、中央層40の枝部42bの壁厚Diよりも薄く、且つ、15μm以下である。
However, the size of each pore in the
5 and 6 show cross sections of the
上述した電池は、正極板24を除いて通常の方法を適用して製造することができるので、以下では正極板24の製造方法の一例を説明する。
まず、正極芯体を作製するために3枚の発泡ウレタンのシートを用意する。用意したうち1枚の発泡ウレタンのシートに導電処理を施し、この後、電解めっき処理によりNiめっきを施す。それから、Niめっきされた発泡ウレタンのシートの両面に、残る2枚の発泡ウレタンのシートを張り合わせ、積層体を形成する。なお、後から張り合わされる2枚のシートのPPIは、先にNiめっきされた発泡ウレタンのシートに比べ大きい。
Since the battery described above can be manufactured by applying a normal method except for the
First, three foamed urethane sheets are prepared in order to produce a positive electrode core. One of the prepared urethane foam sheets is subjected to a conductive treatment, and thereafter Ni plating is performed by an electrolytic plating treatment. Then, the remaining two urethane foam sheets are bonded to both surfaces of the Ni-plated urethane foam sheet to form a laminate. Note that the PPI of the two sheets that are pasted together is larger than that of the foamed urethane sheet plated with Ni previously.
この後、積層体に導電処理を施し、更に、電解めっき処理によりNiめっきを施す。これにより、張り合わせた2枚の発泡ウレタンもNiめっきされる。かくしてNiめっきされた積層体を焙焼してウレタン成分を燃焼させた後、水素雰囲気で熱処理し、3層構造の金属体35が得られる。すなわち、枝部42a,42bの壁厚Do,Diは、Niめっきのめっき厚さに対応する。
Thereafter, the laminate is subjected to conductive treatment, and further subjected to Ni plating by electrolytic plating treatment. As a result, the two urethane foams bonded together are also plated with Ni. Thus, the Ni-plated laminate is roasted to burn the urethane component and then heat-treated in a hydrogen atmosphere to obtain a
なお、導電処理としては、導電剤の塗布、化学めっき(無電解めっき)、又は物理めっき(Niスパッタリング)を用いることができる。また、金属体35の目付量は、Niめっき量を調整することで制御可能である。
次に、用意した金属体35に正極合剤ペーストを充填して乾燥させる。それから、乾燥状態の正極合剤が充填された金属体35を圧延して厚みを調整した後、所定の寸法に裁断し、正極板24が得られる。
As the conductive treatment, application of a conductive agent, chemical plating (electroless plating), or physical plating (Ni sputtering) can be used. The basis weight of the
Next, the
上記した構成の電池では、内層36及び外層38の枝部42aの壁厚Doが中央層40の枝部42bの壁厚Diよりも小さく且つ15μm以下であることにより、短絡不良が防止される。すなわち、金属体35の両表面の近傍における枝部42aの壁厚Doが小さいことで、巻回時に破断した枝部42aがセパレータ28を突き破って負極板26に接触するのが防止される。
一方、この円筒型非焼結式アルカリ電池では、金属体35の単位面積当たりの質量が200g/m2以上であることにより、壁厚Doが15μm以下であっても正極板24における活物質の利用率、及び高率放電性が確保される。
In the battery having the above-described configuration, the wall thickness Do of the
On the other hand, in this cylindrical non-sintered alkaline battery, since the mass per unit area of the
これらの結果として、この電池によれば、短絡不良率を抑制しながら高容量化が実現される。
本発明は、上記した一実施形態に限定されることはなく、種々変形が可能である。
例えば、一実施形態では、金属体35の作製にあたり、発泡ウレタンのシートを用いたけれども、それ以外にも、不織布等の3次元網目構造を有するものを用いることができる。また、発泡ウレタンのシート及び不織布等を組み合わせて一つの金属体35を作製してもよく、例えば、中央層40の作製に発泡ウレタンのシートを使用し、内層36及び外層38の作製に不織布を用いてもよい。
As a result, according to this battery, high capacity can be realized while suppressing the short-circuit failure rate.
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
For example, in one embodiment, a foamed urethane sheet is used in the production of the
一実施形態では、金属体35の作製にあたり、中央層40の形成に使用される発泡ウレタンのシートとして、内層36及び外層38の形成に使用される発泡ウレタンのシートに比べPPIの小さい(ポア径が大きく枝部の表面積が小さい)ものを用い、表面積の違いを利用して、壁厚Do,Diに大きな差をもたせたが、PPIが同じである3枚の発泡ウレタンのシートを用いてもよい。
In one embodiment, in producing the
また、1枚の発泡ウレタンのシートの両面に、相対的にPPIが大きい2枚の発泡ウレタンのシートを張り合わせ、これらのシートに対し同時に導電処理を施し、それから無電解めっき処理を施しても良い。この場合もシート間での表面積の違い、ポア径の違いを利用して、壁厚Do,Diに差をもたせることができる。
一実施形態では、金属体35は、3層構造であったけれども、3層以上の積層構造を有していてもよく、あるいは内層36と外層38との間で壁厚Doが異なっていてもよい。すなわち、金属体35の内周面及び外周面から金属体35の厚さの1/3程度の深さまでの各領域の枝部42aの壁厚Doが、これらの領域に挟まれた厚さ方向中央部における枝部42bの壁厚Diよりも小さく且つ15μm以下であればよい。ただし、金属体35の生産性及びコストを考慮すれば、金属体35は3層構造であるのが好ましい。
Alternatively, two foamed urethane sheets having a relatively large PPI may be bonded to both surfaces of one foamed urethane sheet, and these sheets may be subjected to conductive treatment at the same time, followed by electroless plating. . In this case as well, the wall thicknesses Do and Di can be made different by utilizing the difference in surface area between the sheets and the difference in pore diameter.
In one embodiment, the
また、一実施形態では、金属体35を作製するためのウレタン等の芯材を焙焼により消失させているが、焙焼せずに芯材を残存させ、枝部42aを中実としても良い。
Further, in one embodiment, the core material such as urethane for producing the
1.実施例1の電池作製
(1)正極板の作製
まず、正極芯体としての金属体を以下のようにして作製した。
約0.5mmの厚さをそれぞれ有する3枚の発泡ウレタンのシートを用意した。これらのうち2枚のシートのPPIは互いに同じであり、他の1枚のPPIよりも大きい。そして用意したPPIが小さい1枚のシートに、導電処理及び電解めっき処理(1回目)を順次施し、単位面積当たりの質量が150g/m2のNiめっきを形成した。
1. Production of Battery of Example 1 (1) Production of Positive Electrode Plate First, a metal body as a positive electrode core was produced as follows.
Three urethane foam sheets each having a thickness of about 0.5 mm were prepared. Of these, two sheets have the same PPI and are larger than the other one. Then, a conductive sheet and an electrolytic plating process (first time) were sequentially performed on a single sheet having a small PPI, thereby forming a Ni plating having a mass per unit area of 150 g / m 2 .
それから、Niめっきしたシートの両面に、PPIが大きい2枚のシートを張り合わせて積層体を形成した。この積層体に導電処理及び電解めっき処理(2回目)を順次施した。この2回目の電解めっき処理では、単位面積当たりの質量で150g/m2のNiめっきが形成されるようにし、1回目及び2回目の電解めっき処理によって、単位面積当たりの質量で300g/m2のNiめっきを形成した。 Then, two sheets having a large PPI were laminated on both sides of the Ni-plated sheet to form a laminate. The laminate was sequentially subjected to conductive treatment and electrolytic plating treatment (second time). In this second electrolytic plating treatment, Ni of 150 g / m 2 is formed in mass per unit area, and 300 g / m 2 in mass per unit area is formed by the first and second electrolytic plating treatments. Ni plating was formed.
この後、2回の電解めっき処理を経た積層体を焙焼してウレタン成分を燃焼除去してから、水素雰囲気下で熱処理し、表1に示した壁厚を有する厚さ1.5mmの金属体を作製した。
次いで、得られた金属体に、正極合剤になるペーストを充填し、ペーストを乾燥させた。かくして正極合剤が充填された金属体を、厚さが0.9mmになるよう圧延してから所定寸法に裁断し、正極板を作製した。
After that, the laminated body that has undergone two electrolytic plating treatments is roasted to burn and remove the urethane component, and then heat-treated in a hydrogen atmosphere, and a metal body having a wall thickness shown in Table 1 having a wall thickness of 1.5 mm. Was made.
Next, the obtained metal body was filled with a paste to be a positive electrode mixture, and the paste was dried. Thus, the metal body filled with the positive electrode mixture was rolled so as to have a thickness of 0.9 mm, and then cut into a predetermined dimension to produce a positive electrode plate.
なお、ペーストは、活物質粉末100質量部に、0.2質量%のヒドロキシプロピルセルロース水溶液40質量部と、60質量%のPTFEディスパージョン液1質量部とを添加混合して作製した。活物質粉末は、主成分として水酸化ニッケル粒子の表面に高導電性の被覆層が形成された粒子と、コバルト化合物とを含有する。被覆層はナトリウムを含有する高次コバルト化合物からなる。
(2)負極板の作製
市販の金属元素をMm1.0Ni3.4Co0.8Al0.2Mn0.6となるように秤量して混合したものを高周波溶解炉にて溶解し、この溶湯を鋳型に流し込んで水素吸蔵合金インゴットを作製した。そして、このインゴットを予め粗粉砕してから、不活性ガス雰囲気中で平均粒径が50μm程度になるまで機械的に粉砕を行った。
The paste was prepared by adding 40 parts by mass of a 0.2% by mass hydroxypropylcellulose aqueous solution and 1 part by mass of a 60% by mass PTFE dispersion to 100 parts by mass of the active material powder. The active material powder contains, as main components, particles having a highly conductive coating layer formed on the surface of nickel hydroxide particles and a cobalt compound. The coating layer is made of a higher cobalt compound containing sodium.
(2) Production of negative electrode plate A commercially available metal element was weighed and mixed so as to be Mm 1.0 Ni 3.4 Co 0.8 Al 0.2 Mn 0.6 and dissolved in a high frequency melting furnace. The molten metal was poured into a mold to prepare a hydrogen storage alloy ingot. The ingot was coarsely pulverized in advance, and then mechanically pulverized in an inert gas atmosphere until the average particle size became about 50 μm.
次に、得られた水素吸蔵合金粉末に、結着剤としてのポリエチレンオキサイド等、および、適量の水を加えて混合して負極合剤になるスラリーを作製し、このスラリーをパンチングメタルからなる負極芯体の両面に塗着して乾燥させた。それから、乾燥した負極合剤が両面に保持されたパンチングメタルを所定の厚みに圧延した後、所定寸法に切断して負極板を作製した。
(3)電池の組立て
得られた正極板及び負極板を、セパレータとして厚み0.15mmのポリプロピレン製不織布を介して渦巻状に巻回して電極群を作製し、AAサイズの外装缶にこの電極群を挿入した。この後、蓋板に対する正極リードの取付工程を行うとともに、7.0Nのアルカリ電解液を外層缶内に注液した。このアルカリ電解液は、1.0NのLiOHと、1.0NのNaOHと、5.0NのKOHとを含む。それから、外装缶の開口縁をかしめて蓋板を固定し、AAサイズの円筒型非焼結式ニッケル水素二次電池を100個作製した。
Next, a polyethylene oxide or the like as a binder and an appropriate amount of water are added to and mixed with the obtained hydrogen storage alloy powder to prepare a slurry that becomes a negative electrode mixture, and this slurry is a negative electrode made of a punching metal. It was applied to both sides of the core and dried. Then, the punched metal in which the dried negative electrode mixture was held on both sides was rolled to a predetermined thickness, and then cut into a predetermined dimension to prepare a negative electrode plate.
(3) Assembling the battery The obtained positive electrode plate and negative electrode plate were spirally wound as a separator through a polypropylene non-woven fabric having a thickness of 0.15 mm to produce an electrode group, and this electrode group was placed on an AA size outer can. Inserted. Then, while attaching the positive electrode lead to the cover plate, 7.0N alkaline electrolyte was poured into the outer can. This alkaline electrolyte contains 1.0N LiOH, 1.0N NaOH, and 5.0N KOH. Then, the lid edge was fixed by crimping the opening edge of the outer can, and 100 AA-sized cylindrical non-sintered nickel-hydrogen secondary batteries were produced.
2.比較例1の電池作製
正極芯体としての金属体を以下のようにして作製した以外は、実施例1の場合と同様にして比較例1の電池を100個作製した。
まず、約1.5mmの厚さを有する発泡ウレタンのシートを用意した。このシートのPPIは、実施例1で使用した2種類のシートのPPIのうち、中央層を形成するのに用いられた小さい方のPPIと同じである。このシートに、導電処理及び電解めっき処理を順次施し、単位面積当たりの質量が300g/m2のNiめっきを形成した。
この後、電解めっき処理を経たシートを焙焼してウレタン成分を燃焼除去してから、水素雰囲気下で熱処理し、表1に示した壁厚を有する厚さ1.5mmの金属体を作製した。
2. Production of Battery of Comparative Example 1 100 batteries of Comparative Example 1 were produced in the same manner as in Example 1 except that a metal body as a positive electrode core was produced as follows.
First, a urethane foam sheet having a thickness of about 1.5 mm was prepared. The PPI of this sheet is the same as the smaller PPI used to form the center layer of the two types of PPI used in Example 1. This sheet was sequentially subjected to a conductive treatment and an electrolytic plating treatment to form a Ni plating having a mass per unit area of 300 g / m 2 .
Thereafter, the electrolytically plated sheet was roasted to burn and remove the urethane component, and then heat-treated in a hydrogen atmosphere to produce a metal body having a wall thickness shown in Table 1 and having a wall thickness of 1.5 mm.
3.電池の評価
(1)枝部の壁厚
実施例1及び比較例1の正極板作製過程で、金属体を抜き取り、内層、外層及び中央層の枝部の壁厚を測定した。結果を表1に示す。
(2)短絡不良率
得られた実施例1及び比較例1の電池について、それぞれ100個ずつ内部抵抗の測定を行い、短絡不良の発生率を調べた。結果を表1に示す。
3. Battery Evaluation (1) Wall Thickness of Branches In the positive electrode plate manufacturing process of Example 1 and Comparative Example 1, the metal body was extracted and the wall thicknesses of the branch portions of the inner layer, the outer layer, and the central layer were measured. The results are shown in Table 1.
(2) Short-circuit failure rate With respect to the obtained batteries of Example 1 and Comparative Example 1, 100 internal resistances were measured, and the occurrence rate of short-circuit failure was examined. The results are shown in Table 1.
(3)結果
表1からは以下のことが明らかである。
(3) Results From Table 1, the following is clear.
金属体の外層における枝部の壁厚Do1及び内層における枝部の壁厚Do2が、中央層における枝部の壁厚Diよりも小さく且つ15μm以下である実施例1の短絡不良率は、壁厚Do1,Do2が壁厚Diよりも大きい比較例1に比べ小さい。その上、実施例1の短絡不良率は0%と非常に低く、極めて高品質である。
これより、実施例1では、電極群の作製時、巻回により発生する正極板の金属体の突起、即ち枝部の破断したものが、セパレータを突き破り負極板と接触することが防止されたことがわかる。
The short-circuit failure rate of Example 1 in which the wall thickness Do1 of the branch portion in the outer layer of the metal body and the wall thickness Do2 of the branch portion in the inner layer is smaller than the wall thickness Di of the branch portion in the central layer and 15 μm or less is the wall thickness. Do1 and Do2 are smaller than Comparative Example 1, which is larger than the wall thickness Di. In addition, the short-circuit failure rate of Example 1 is as low as 0%, which is extremely high quality.
As a result, in Example 1, when the electrode group was produced, the metal plate protrusion of the positive electrode plate generated by winding, that is, the broken branch portion was prevented from breaking through the separator and coming into contact with the negative electrode plate. I understand.
10 外装缶
22 電極群
24 正極板
26 負極板
28 セパレータ
35 金属体
36 内層
38 外層
40 中央層
42a,42b 枝部
10 Exterior can
22 Electrode group
24 Positive electrode plate
26 Negative electrode plate
28 Separator
35 metal
36 Inner layer
38 outer layer
40 Middle layer
42a, 42b Branch
Claims (1)
前記正極板は、複数の筒状の枝部及び前記枝部が相互に交差する節部からなる3次元網目状の金属体と、前記金属体に充填された活物質とを含み、
前記金属体の単位面積当たりの質量は200g/m2以上であり、
前記金属体の厚さ方向中央部における前記枝部の壁厚をDiとし、前記金属体の両表面の近傍における前記枝部の壁厚をDoとしたとき、Doは、Diよりも小さく且つ15μm以下である
ことを特徴とする円筒型非焼結式アルカリ蓄電池。 Cylindrical type comprising a cylindrical outer can having conductivity and an electrode group that is housed together with an alkaline electrolyte in the outer can and is formed by winding a belt-like positive electrode plate and a negative electrode plate in a spiral shape with a separator interposed therebetween. In non-sintered alkaline storage batteries,
The positive electrode plate includes a three-dimensional network metal body composed of a plurality of cylindrical branch parts and nodes where the branch parts cross each other, and an active material filled in the metal body,
The mass per unit area of the metal body is 200 g / m 2 or more,
When the wall thickness of the branch portion at the central portion in the thickness direction of the metal body is Di and the wall thickness of the branch portion in the vicinity of both surfaces of the metal body is Do, Do is smaller than Di and 15 μm. A cylindrical non-sintered alkaline storage battery characterized by the following.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007014626A JP2008181774A (en) | 2007-01-25 | 2007-01-25 | Cylindrical non-sintering type alkaline storage battery |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2007014626A JP2008181774A (en) | 2007-01-25 | 2007-01-25 | Cylindrical non-sintering type alkaline storage battery |
Publications (1)
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| JP2008181774A true JP2008181774A (en) | 2008-08-07 |
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Family Applications (1)
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| JP2007014626A Pending JP2008181774A (en) | 2007-01-25 | 2007-01-25 | Cylindrical non-sintering type alkaline storage battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
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-
2007
- 2007-01-25 JP JP2007014626A patent/JP2008181774A/en active Pending
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